<Desc/Clms Page number 1>
Wärmekraftanlage
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage mit Kreislauf eines Arbeitsmittels einer Wärmekraftmaschine, bei welcher Anlage in einem Atomkernreaktor anfallende Wärme auf einem durch den Reaktor führenden Weg an einen Wärmeträger abgegeben wird, der aus dem Arbeitsmittel selbst oder aus einem mit dem Arbeitsmittel in Wärmeaustausch stehenden Zwischenwärmeträger besteht.
Weist bei einer solchen Anlage der genannte Wärmeträger einen sehr hohen Druck auf, so kann er im Reaktor nicht auf eine so hohe Temperatur erhitzt werden, wie das zuc Erreichung
EMI1.1
tels notwendig wäre.
Bei einer'bekannten Anlage mit Wasserdampf als Arbeitsmittel wird der durch die im Reaktor anfallende Wärme erhitzte Dampf mit Hilfe eines der bisher üblichen Brennstoffe auf eine höhere Temperatur überhitzt. Dies bedingt aber zusätzliche Apparate und die Zufuhr von zweierlei Arten von Energieträgern.
Auch sind Wännekraftanlagen bekannt, bei denen die zur Verfügung stehende Wärmemenge durch Wärmeträger mit verschiedenen Drücken ausgenutzt wird. Bei diesen Anlagen wird die Wärme jedoch nicht durch einen Reaktor erzeugt.
Die Erfindung bezweckt die geschilderten Nachteile zu vermeiden und mit Atomenergie allein auszukommen. Bei einer Wärmekraftanlage der eingangs umschriebenen Art ist zu diesem Behufe erfindungsgemäss ein zweiter Kreislauf für einen Wärmeträger vorgesehen, dessen Druck niedriger ist als der Druck des Wärmeträgers des ersten Kreislaufes, wobei für den zweiten Wärmeträger ein, insbesonders gesondert, durch den Reaktor führender Weg angeordnet ist und ausserhalb des Reaktors ein als'Überhitzer für den ersten Wärme- träger ausgebildeter Wärmeaustauscher zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Die Fig. 1 bis 6 zeigen Schemata dieser Ausführungsbeispiele.
Die gezeigten Wärmekraftanlagen weisen einen Kernreaktor 1 mit Wegen 2\ 22, 23 usw. für die Reaktorwärme abführende Wärmeträger auf. Dampfturbinen 3 mit Hoohdruckteil 4 und Niederdruckteilen 5 sowie Gasturbinenaggregate 6 mit Turbine 7 und Kompressor 8 treiben elektrische Generatoren 9 an. Die Dampfkraftmaschinen 3 weisen Kondensatoren 10, Wärmeaustauscher 11 für Speisewasservonwännung und Kondenstöpfe 12
EMI1.2
dene Pumpen 13 eingefügt. Die Kreisläufe sind miteinander bzw. mit Wärmeverbrauchern über Wärmeaustauscher er 152, 153 usw. in Verbin-
EMI1.3
J ? ig. lWärmekraftmaschine, nämlich der Dampfturbine 3 auf.
In dem Reaktor 1 anfallende Wärme wird auf dem Wege 21 an das Arbeitsmittel der Dampfturbine 3 abgegeben. Ein Wärmeträger, beispiels- weise CO2 oder Helium, dessen Druck niedriger ist als der Druck des auf dem genannten durch den Reaktor 1 führenden Weg 21 geleiteten Wiro : - meträgers, hier des Arbeitsmittels, ist auf einem von diesem Wege 21 getrennten zweiten Weg 22 unter Wärmeaufnahme durch den Reaktor 1 geleitet und gibt in einem Wärmeaustauscher 151 einen Teil der so aufgenommenen Wärme an das durch auf dem erstgenannten Weg 21 vom Reaktor 1 abgegebene Wärme vorerhitzte Arbeitsmittel der Wärmekraftmaschine, hier der Dampfturbine 3 ab.
Dadurch, dass der auf dem zweiten Wege 22 durch den Reaktor 1 geleitete Wärmeträger unter
EMI1.4
Wege 21 geleitete, kann er auf eine höhere Temperatur erhitzt werden als der auf dem ersten Wege 21 geleitete. Die Beanspruchung der durch den Reaktor 1 führenden Leitungen setzt sich nämlich aus der Beanspruchung infolge des Druckes und der Wärmebeanspruchung zusammen, Ist die eine Beanspruchung niedriger, so kann die andere entsprechend höher gehalten werden.
Bevor der auf dem zweiten Wege 22 durch den Reaktor 1 geführte Wärmeträger (in Fig. 1) in den Wärmeaustauscher 151 gelangt, leistet er in der Turbine 7 des Gasturbinenaggregates 6 Arbeit.
Nach Durchströmen des Wärmeaustauschers
<Desc/Clms Page number 2>
151 gibt dieser Wärmeträger in dem Wärmeaustauscher 152 Wärme an Speisewasser und in dem Wärmeaustauscher 15@ Wärme an den Wärmeverbraucher 14 ab, dann wird er in dem Kompressor 8 verdichtet und dem Reaktor 1 wieder zugeleitet. Die Dampfturbine 3 und das Gastul1binenaggre- gat 6 treiben die Generatoren 9 an.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Wärmekraftanlage führt im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Anlage auch noch der Weg 23 durch den Reaktor 1. Auf diesem Wege 23 wird das aus dem Hochdruck, tell 4 der Dampfturbine 3 kommende Arbeitsmittel vor seinem Eintritt in den Niederdruckteil 5 zwischenüberhitzt. Da das Arbeitsmittel in diesem Zustand bereits auf einen niedrigeren Druck entspannt ist, kann die Erhitzung auf die hinreichend hohe Temperatur direkt im Reaktor 1 erfolgen. Die auf dem Wege 2"direkt im Reaktor stattfindende Zwischen überhitzung des Arbeitsmit-
EMI2.1
hoherwerden als die überhitzung des Frischdampfes, die über den Wärmeaustauscher 151 erfolgen muss.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage führen ausser den beiden Wegen 21 und 2" noch die Wege 2'und 25 durch den Reaktor 1. Der Weg 25 dient zur Vorwärmung des Arbeitsmittels der Dampfturbine 3. Auf dem Wege 24 wird der Wärmeträger, der auf dem zweiten Wege 2" durch den Reaktor 1 geleitet ist, ein zweites Mal durch den Reaktor 1 geleitet, nachdem er in der Gasturbine 7 Arbeit geleistet und Wärme an das dem Hochdruckteil 4 der Dampfturbine 3 zuzuführende Arbeitsmittel abgegeben hat.
Auf diese Weise wieder auf hohe Temperatur gebracht, dient die- ser Wärmeträger zur Zwischenuberhitzung des Ar- beitsmittels der Dampfturbine 3 über den Wärmeaustauscher 154 und dann im gleichen Sinne wie bei den Anlagen nach Fig. l und 2 über die Wär-
EMI2.2
und 153 zur VorwärmungSpeisewasser'bzw. Wärmeabgabe an die Wärme- verbraucher M, um dann im Kompressor 8 verdichtet und dem Reaktor 1 (Weg 22) wieder zugeleitet zu werden.
Die in Fig. 4 gezeigte Wärmekraftanlage unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Anlagen dadurch, dass das Arbeitsmittel der Dampfturbine 3 nicht direkt auf dem durch den Reaktor 1 führenden Wege 21 erhitzt wird, sondern dass im Reaktor 1 anfallende Wärme auf diesem Wege 21 an einen mit dem Arbeitsmittel über den Wärmeaustauscher 155 1n Wärmeaustausch stehenden Zwischenwärmeträger abgegeben wird. Der Zwi- schenwärmeträger ist dabei ein unter hohem Druck stehendes Mittel, beispielsweise Druckwasser.
Eine Erhitzung auf hinreichend hohe Temperaturen kann hier also auf dem ersten Wege 21 infolge der eingangs geschilderten Schwierigkeiten ebenfalls nicht erreicht werden und wird erst mit Hilfe des auf dem zweiten Wege 2@ durch den Reaktor 1 geleiteten Wärmeträgers möglich.
Bei den in den Fig. 1-4 dargestellten Anlagen ist der auf dem zweiten Wege durch den Reaktor geleitete Wärmeträger ein gasförmiges Mittel, beispielsweise Helium oder CO2. Dieses leistet während seines Kreislaufes auch Arbeit in der Gasturbine 7.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, auf eine Gasturbine zu verzichten und als auf dem zweiten
EMI2.3
ein flüssiges Mittel vorzusehen.
Das flüssige Mittel kann dabei zweckmässigerweise, ein Metall sein.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Wärmekraftanlage besteht der auf dem zweiten Wege 2"durch den Reaktor 1 geleitete Wärmeträger aus Arbeitsmittel der Wärmekraftmaschine, nämlich der Dampftur- bine 3. Dieses Arbeitsmittel wird der Dampfturbine 3 am Austritt des Hochdruckteils 4 also in einem Zustand niederen Druckes entnommen und auf dem Wege 22 erhitzt. Danach dient. es zur Überhitzunng des auf dem ersten Wege 21 erhitzten Arbeitsmittels und wird dann dem Niedet- , druckteil 5 zugeleitet. Wie in Fig. 5 durch die gestriohelte Linie angedeutet, kann das Arbeitmittel aber auch vor dem Eintritt in den Niederdruckteil 5 auf dem Wege 20 nochmals durch den Reaktor 1 geleitet werden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Wärmekraftan- lage wird dem auf dem Wege 21 durch den Reaktor 1 führenden Arbeitsmittelkreislauf eine Teilmenge des unter niedrigem Druck stehenden Speisewassers entnommen und auf den durch den Reaktor J führenden Wegen 27, 28 bzw. 22 vege- wärmt, verdampft und überhitzt. Sie dient dann über den Wärmeaustauscher 151 der überhitzung des auf dem Wege 21 verdampften Arbeitsmittels und wird danach einer ihrem niedrigen Druck entsprechenden Stufe des Hochdruckteils 4 der Dampfturbine 3 wieder zugeführt.
Bei allen Beispielen sind die Wärmekraftmaschinen, an deren Arbeitsmittel auf dem ersten durch den Reaktor führenden Weg 21 Wärme abgegeben wird, Dampfturbinen. Es können aber auch Anlagen, bei denen an die Stelle dieser Dampfturbinen andere Wärmekraftmaschinen, beispielsweise Gasturbinen treten, in der erfindüngs- gemässen Art ausgebildet werden.
Bei den Beispielen ist jeweils ein Reaktor mit verschiedenen Wegen für die Wärmeträger vorgesehen. Der Reaktor kann aber auch beispielsweise in einzelne kleine Reaktoren jeweils für einen
EMI2.4
die Wege mit Wärmeträgern niedrigeren Druckes unterteilt sein.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.